第三章植物的矿质与氮素营养-宁夏大学农学院
植物生理学-03-矿质营养
0
为膜原有电化学势；
j
aj为离子的电化学活度；Zj为离子的代数化合价 F为法拉第常数，96.5J/mol；E为电势
膜内外离子 j 分布产生的电化学势分别表示为：
µ µ0
=
j外
j + RT ln a j外 + Z j ⋅ F ⋅ E外 (2)
µ µ0
=
j内
j + RT ln a j内 + Z j ⋅ F ⋅ E内 (3)
What was wrong with him?
矿质营养学说与农业化学的建立
李比希（J. Liebig）1840年伦敦有机化学年会上发表 了“化学在农业和生理学上的应用”的论文，否定了 腐殖质营养学说，提出了矿质营养学说。
腐殖质(humus)是有了植物后才出现在地球上的而不是 植物出现以前。因此土壤中矿物质是一切绿色植物的 唯一养料，厩肥及其它有机肥料对于植物所起的作用， 并不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质 在分解时所形成的矿物质。
平衡溶液：将某种植物所必需的矿质元素按照一定浓度和适当比例 配制成的，并对该植物生长发育具有良好作用而无毒害的混合溶液， 称为该种植物的平衡溶液。
二、植物细胞吸收矿质元素的机理
两种吸收机理：主动吸收和被动吸收
离子过膜的驱动力： 1、化学势梯度(浓度差)：由高到低 2、电势梯度：阳离子被负电荷吸引；阴离子被正电荷 吸引。
植物的必需元素（essential element） 大量元素：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、 微量元素：Fe、Mn、Cu、Mo、Zn、B、Cl、Ni、Na
必需的矿质元素：N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、 Cu、Mo、Zn、B、Cl、Ni、Na
植物矿质和氮素营养
第三章植物的矿质与氮素营养矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为植物的矿质营养。
灰分元素：干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。
灰分元素直接或简接来自土壤矿质，所以称为矿质元素。
必需元素：指在植物生长发育中必不可少的元素，具有不可缺少性，不可替代性和直接功能性。
大量元素：指植物生命活动所必需的、且需要量较多的一些元素。
有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫等9种元素。
微量元素：植物生命活动所必须的、而需要量很少的一类元素称为微量元素。
水培法：在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。
砂培法：在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。
主动吸收：指细胞利用呼吸释放的能量逆化学梯度吸收矿质元素的过程。
被动吸收：指细胞不需要由代谢直接提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质元素的过程。
扩散作用：指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。
协助扩散：指小分子物质经膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学梯度跨膜转运的过程，通常不需要细胞提供能量。
离子通道：指细胞膜中一类由内在蛋白构成的横跨膜两侧的孔道。
孔的大小及孔内表面电荷等性质决定了通道转运离子的选择性。
膜片钳技术：指使用微电极从一小片细胞膜上获取电子信息，可用来研究细胞器间的离子运输、气孔运动、光受体、激素受体以及信号分子等的作用原初主动转运：质膜H+-ATP酶利用ATP水解产生的能量，把细胞质内的H+向膜外泵出，产生质子驱动力的过程称为原初主动运输。
次级主动转运：指以质子动力作为驱动力的离子或分子的转运。
单盐毒害：指植物培养在某一单盐溶液中不久即呈现不正常状态，最后死亡的现象。
单盐毒害无论是营养元素还是非营养元素都可发生，而且在溶液很稀时植物就会受害。
离子拮抗：指离子间相互消除毒害的现象。
平衡溶液：植物必需的矿质元素按一定浓度与比例配制成使植物生长良好的混合溶液称为平衡溶液。
生理酸性盐：植物根系对其阳离子的吸收多于阴离子而使介质变成酸性的盐类称为生理酸性盐。
植物生理学_03矿质营养
（二）植物缺素症及中毒症
1、氮（生命元素、N）
被吸收的形式：NO3-、NH4+、尿素。 作用：氮是蛋白质、核酸、磷脂、酶、激素、维生素
和叶绿素的组成成分。 缺素症：生长缓慢、植株矮小，叶小色淡（图3-2）。
Ｎ移动性大，缺乏时，症状首先在老叶出现（图3-3）。 Ｎ供应充足，植物生长健壮，叶大色浓；Ｎ供应过多，植物 贪青徒长。
图3-15 缺锌叶变黄外卷
10、铜（Cu）
作用： 是某些氧化酶的成分； 在光合作用中起作用。
缺素症：嫩叶扭卷（图3-16、3-17）。 Cu的移动性小，缺乏时，症状首先
在嫩叶出现。
图4-15 缺铜顶叶呈罩盖状上卷
图4-16 缺铜顶叶上卷呈杯状
11、钼（Mo）
作用：是固氮酶、硝酸还原酶的成分，在固氮代谢 方 面起作用。
3. 单盐毒害和离子对抗
单盐毒害是指培养液中只有一种金属离子而对植 物起毒害作用，即使这种元素是植物所必需的。
在单盐培养液中加入少量的含其他金属离子的盐， 就能减弱或消除单盐毒害，这种离子间相互消除单盐 毒害的现象，称离子对抗。
4. 积累作用
在液泡中，几种离子的浓度比外液中的高，这 说明在离子吸收过程中发生了逆浓度梯度的积累。
活化载体
P AC
磷酸激酶
ATP
ADP
离子
IC
线
载体- 离子 复合物
CIC P
粒 体
未活化载体
磷酸酯酶 Pi
外
内
膜
图3-18 载体运输离子过膜并消耗能量的过程
2. 离子泵假说
离子泵假说的提出是用来说明离子依靠能量的跨膜运输。 该假说认为，质膜上存在着ATP酶（离子泵），它催化ATP 水解释放能量，驱动离子的转运。H+-ATP酶起着电质子泵 的作用，把H+单向地排出细胞，这样造成跨膜电化学势差， 推动K+或其他阳离子可以通过阳离子通道，或推动阴离子通 过阴离子-质子共同运输通道进入细胞（图3-20）。
3 第三章 植物的矿质与氮素营养
第三章植物的矿质与氮素营养第二节植物细胞对溶质的吸收植物细胞可以从环境中吸收溶质,这个环境可以是植物生存的外部环境,如土壤,也可以是植物本身的内部环境,即一个细胞的周围组织。
当植物根内部的溶质浓度较低,从外部溶液吸收溶质时,首先有一个溶质迅速进入根的阶段，称为第一阶段,然后溶质吸收速度变慢且较平稳，这称为第二阶段(图3-2)。
在第一阶段溶质通过扩散作用进入质外体,而在第二阶段溶质又进入原生质及液泡。
如果将实验材料从溶液中取出再转入水中,则进入组织的溶质只有很小一部分会很快地泄漏出来,这就是原来进入质外体的部分。
如果处于无O2、低温或用抑制剂来抑制呼吸作用,则第一阶段的吸收基本上不受影响,而第二阶段的吸收会被抑制(图3-2)。
这些事实表明,溶质进入质外体与其跨膜进入细胞质和液泡的机制是不同的。
前者是由于扩散作用而进行吸收,这种不需要代谢来提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程称为被动吸收(passive absorption)。
后者要利用呼吸释放的能量才能逆电化学势梯度吸收矿质，这种过程称为主动吸收(active absorption)。
图3-2 植物组织对溶质的吸收植物细胞吸收矿质元素的方式主要有二种类型:被动吸收和主动吸收。
一、被动吸收(一)扩散作用扩散作用是指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。
电化学势梯度包括化学势梯度和电势梯度两方面,细胞内外的离子扩散决定于这两种梯度的大小，而分子的扩散则决定于化学势梯度或浓度梯度。
设细胞内的离子浓度为a i，膜电势为E i，电化学势为μi；细胞外的离子浓度为a0，膜电势为E o，电化学势为μo。
根据电化学势差的表达式(2-10)，细胞内外的电化学势差为(3-4)式就是著名的楞斯特(Nernst)方程式，表示了膜电势差和膜内外离子活度(浓度)间的关系，也就是说膜电势差与膜内外离子活度比的对数成正比。
如仅研究分子扩散，(3-1)式中电势梯度项可视为0，图3-3测定细胞膜电势差的示意图微电极插入细胞内，而面积大的参比电极安放在细胞外，二极间的电势差由静电计测量，电势差经放大器放大后由记录仪记录典型的植物细胞,在细胞膜的内侧具有较高的负电荷,而在细胞膜的外侧具有较高的正电荷。
竞赛课件植物生理系列之第三章植物矿质营养
提高植物抗寒性的措施
合理施肥，特别是增加磷肥和有机肥的施用量，有助于提高植物的抗 寒能力。
矿质营养与植物抗盐性
抗盐性
矿质元素在抗盐中的作用
缺素对植物抗盐性的影响
提高植物抗盐性的措施
植物在盐碱环境中的适应能力 ，表现为降低盐害和维持正常 代谢的能力。
环境因素
不同种类的矿质元素在植物体内的分 布规律不同，有些元素主要集中在生 长点，有些则分布在叶片等部位。
环境因素如光照、温度和土壤条件等 也会影响矿质元素在植物体内的分布 规律。
生长阶段
在植物生长的不同阶段，矿质元素的 分布规律也会发生变化，以满足不同 生长阶段的需求。
04
矿质元素在植物体内的功能
06
矿质营养与农产品品质及产 量
矿质营养与果实品质
果实中的矿物质和微量元素含量直接关系到果实的营 养价值，对消费者的健康也有重要影响。例如，果实 中的钾、镁等元素有助于维持人体正常生理功能，而 果实中的硒、碘等元素则具有抗癌、抗氧化等功效。
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叶片吸收
植物也可以通过叶片吸收空气中的气态矿质元素，如氮、磷 等。
影响植物吸收矿质元素的外部因素
土壤pH值
土壤pH值影响矿质元素的溶解性 和植物对其的吸收，不同矿质元 素在土壤中的溶解度随pH值的变
化而变化。
土壤湿度
土壤湿度影响矿质元素的溶解性和 扩散性，进而影响植物的吸收。
植物的矿质与氮素营养
4.NH4+通过氨基化作用、氨基转换作用等合成氨基酸； 也可形成酰胺作为贮存、运输形式，或解毒作用。
植
液泡
质体
物 细
胞
对
硝
硝酸还原酶
酸
亚硝酸还原酶
盐
的
硝酸盐转 运器
胞质
吸
收
三、氨的同化
根从土壤中吸收的NH4+，及NO3-还原形成的NH4+，必 须立即结合到有机物中，即进行氨的同化。
1、氨的同化主要通过谷氨酸合成酶循环进行. 谷氨酰胺合成酶（ Glutamine synthetase: GS） 谷氨酸合酶（ Glutamate synthase :GOGAT）。
根
叶
二、矿质元素在植物体内的分配与再分配
参与循环的元素都能再利用 1. 离子状态（如钾） ； 缺素症状发生在老叶上。 2. 不稳定的化合物（如氮、磷、镁） 。
不参与循环的元素不能再利用
难溶解的稳定化合物（如硫、钙、铁、锰、硼）。
缺素病症都先出现于嫩叶。
第五节 植物的氮代谢
一、植物的氮源
土壤中的NO3-和NH4+ 二、硝酸盐的还原
第三节 植物对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的特点 （一） 根对矿质和水的相对吸收 （二）离子的选择吸收 （三）单盐毒害与离子对抗
（一） 根对矿质和水的相对吸收
黄瓜
吸水
K+
Br-
光
520ml
9.2
8.4
暗
90ml
10.5
8.8
1.根对水和盐的吸收不成比例。
完整版ppt
2
2.吸盐和吸水是两个相对独立的生理过程 相关
谷氨酸 铵盐
植物生理学03矿质营养
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植物生理学03矿质营养
•二、植物体内的元素
• 植物体
•干物质(5-90％) •有机物(90％)
•水分(10-95％) •无机物(10％)
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植物生理学03矿质营养
•105℃ 烘干
植物
干物质
600℃ 灰分
构成灰分的元素称为灰分元素(灰分中的元素 直接或间接地来自土壤矿质，故又称矿质元素）。
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植物生理学03矿质营养
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• 图3-4 缺硫植株中上部叶色淡 植物生理学03矿质营养
3、磷（P）
•吸收形式：H2PO4-。 •作用:
磷是核酸、磷脂、辅酶和ATP的组成成分； 磷在碳水化合物代谢中起着重要作用；
磷对氮代谢也有影响。
•缺素症：缺素症与Ｎ相似，生长缓慢，植株矮小， 叶片暗绿，有些植物呈紫色或红色。
植物生理学03矿质营养
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2020/11/20
植物生理学03矿质营养
植物必需的矿质元素 植物对矿质元素的吸收 矿质元素在植物体内的长距离运输与分
配 合理施肥的生理学基础
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植物生理学03矿质营养
植物矿质营养
是指植物对矿物质的吸收、转运和同化等过 程以及矿质元素在植物生命活动中的作用。
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植物生理学03矿质营养
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 、 Si共10种。植物需要量大，占植物体干重的0.1～ 10％。
微量元素：Fe、B、Cu、Zn、Mn、Cl、Mo、 Na、Ni共9种。植物需要量小，占植物体干重的 0.01～0.00001％。
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植物生理学03矿质营养
必修部分第三章第五节植物的矿质营养
3．吸收特点：具有 选择 性
(1)表现不同同一植植物物对对不同同种矿矿质质离离子子的的吸需收求不不同同 同种植物在不同生长发育时期对矿质元素的需求不同
(2)原因：取决于细胞膜上 载体 的种类和数量。
二、矿质元素的吸收、运输和利用 1．植物对矿质元素和水分吸收、运输过程的比较
内容
项目
水分吸收
C．甲图中a为Fe元素，b为Mg元素；乙图中①为嫩叶，③ 为老叶
D．甲图中a为Mg元素，b为Fe元素；乙图中①为嫩叶，③ 为老叶
解析：由甲图知，a在细胞中含量不变，在细胞内形成稳定 的化合物；b在老叶中减少，可重新被利用，故a为Fe，b为 Mg。钾是可重新利用的元素，在缺钾的环境中，老叶中的钾 转移到新叶中被利用，故乙图中①为嫩叶，③为老叶。 答案： C
1．设计实验探究元素X是否属于必需矿质元素，某同学的 构思大致如下：
本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中
实验Ⅰ(无X元素)与实验Ⅱ(有X元素)之间的自身对照，
其中属于对照组的分别是
()
A．甲组、实验Ⅰ
B．甲组、实验Ⅱ
C．乙组、实验Ⅰ
D．乙组、实验Ⅱ
解析：甲组使用完全培养液，对营养液未作任何处理，属空 白对照，而乙组中实验前缺乏X元素，实验后补充X元素应属 自身前后对照，即乙组中的实验Ⅰ是实验Ⅱ的对照。
(2)若通过甲、丙两装置的实验证明植物吸收矿质元素的主 要方式是主动运输，丙装置作何改动________________。
(3)若通过甲、丁两装置的实验证明植物的地上部分为根提 供有机物，丁装置作何改动_____________________。
(4)以上三组实验中，甲组分别是________。(“实验组”或 “对照组”)
植物生物学-植物的矿质与氮素营养
生长矮小，叶小色淡，分枝(蘖)少，叶片发黄
磷 Phosphorus
以磷酸根离子的形式被植物吸收,形成磷脂,核 酸,辅酶和ATP等
磷脂是构成生物膜的物质基础 在糖代谢中起着重要的作用
与氮素营养有密切关系 对细胞分裂和分生组织的增长是不可缺少的
缺磷症状:
(1)影响细胞分裂，使分蘖分枝
减少，幼芽、幼叶生长停滞， 茎、根纤细，植株矮小，花 果脱落，成熟延迟; (2)蛋白质合成下降，糖的运输受阻，从而使营养器官中糖的 含量相对提高，这有利于花青素的形成.
泵运输（离子泵，质子泵和钙泵）
（三）胞饮作用 pinocytosis
三 植物体对矿质元素的吸收及运输
（一）植物吸收矿质元素的特点P150 1 根系对矿质与水分的相对吸收
蒸腾流可作为矿质元素传送的一种载体; 盐分的吸收是以消耗能量的主动吸收为主,需 载体运输,有饱和效应. 分配方向不同Βιβλιοθήκη 2 根系对离子吸收具有选择性
第二节 植物的矿质营养
Mineral Nutrition
一 、 植物体内的必需元素 二 、 植物细胞对溶质的吸收
三 、 植物体对矿质元素的吸收及运输 四 、 氮的同化
一 植物体内的必需元素
（一） 植物体内的元素 灰分(ash) 矿质元素(mineral element)
(二) 植物必需的矿质元素
硼(Boron)
植物以硼酸(H３BO３)的形式吸收硼。
缺硼症状： 根尖不能正常伸长，茎尖的细胞分裂受到抑
制，幼叶和顶芽有黑色坏死。 花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发
育不良。
锰(manganese)
植物主要吸收Mn2＋可激活植物细胞中 的许多酶。锰可维持叶绿体类囊体膜的结构。 水的光解需要锰的参与。
第三章 植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案
第三章植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案(一)名词解释矿质营养（mineral nutrition）植物对矿质的吸收、转运和同化以及矿质在生命活动中的作用。
灰分元素（ash element）干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。
构成灰分的元素称为灰分元素。
灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。
必需元素（essential element）植物生长发育中必不可少的元素。
国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是：①由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史；②除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常；③该元素在植物营养生理上表现直接的效果，不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
大量元素（major element，macroelement）植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。
它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。
微量元素（minor element，microelement，trace element）植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。
它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。
有益元素（beneficial element）并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。
如Na、Si、Co、Se、V等。
水培法（water culture method）亦称溶液培养法或无土栽培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。
砂培法（sand culture method）全称砂基培养法，在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。
气栽法（aeroponic）将植物根系臵于营养液气雾中栽培植物的方法。
离子的主动吸收（ionic active absorption）细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。
植物生理学标准4(植物的矿质与氮素营养)PPT课件
淡（老叶）分枝（分蘖）少，花少，籽 实不饱满。
10
（二）磷 1.磷脂和核酸的重要组成元素； 2.磷酸腺苷（AMP、ADP和ATP）等磷酸核苷的组分； 3.存在于多种辅酶（如NADH、NADPH、FMN、FAD、 TPP和CoA等）中； 4.肌醇六磷酸的主要组成成分。肌醇六磷酸是种子 中磷的贮备形态，它在种子形成时积累，有利于淀 粉的生物合成； 5.在光合产物的运转中具有重要的作用。
• （八）铜
• 是某些氧化镁的成分，是质蓝素的成分，起电 子传递的作用。
• （九）硼
• 参与糖的运转与代谢；对植物生殖过程有影响。
• 缺硼：花药、花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花 粉发育不良。油菜“花而不实”
15
• （十）锌 • 缺锌；植物失去合成色氨酸的能力，色
氨酸是生长素的前体物质。 • 锌是叶绿素生物合成的必需元素。不足，
根生长慢、根尖粗。
17
缺素症 可被再利用的矿质元素（如N、P、K和Mg），
其缺素症最先出现部位是老组织； 难于被再利用的矿质元素（如Ca、S、Fe、
Cu、Mn、Zn和B等）缺乏时，其新组织最 先出现症状。
18
第二节 植物细胞对溶质的吸收
植物细胞吸收矿质元素的方式（见图） 被动吸收 主动吸收 一、被动吸收 （一）扩散作用 指分子或离子沿化学势或电化学势梯度
S • 微量元素：Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl 尚未确定为所有高等植物的必需元素，但它们对
某些植物是有益的，称增益元素。 如Si--水稻、Co--豆科、Na--甜菜等。
7
二、必需矿质元素生理作用 1、是细胞结构物质和某些代谢上的活性化合物
的组成成分； 2、参与酶的活动，调节植物的新陈代谢； 3、起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的
第3章 植物的矿质与氮素营养-复习提纲
第三章植物的矿质与氮素营养-复习提纲一.名词解释矿质营养(mineral nutrition): 通常把植物对矿质和氮素的吸收，转运和同化以及它们在生命活动的作用称为植物的矿质和氮素营养。
★灰分中的物质为各种矿质的氧化物，硫酸盐，磷酸盐，硅酸盐等，构成灰分的元素称为灰分元素(ash element)。
必需元素(essential element).是指植物生长发育必不可少的元素。
大量元素(major element,macroelement)：植物对此类元素需要的量较多。
它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si等。
★微量元素(minor element, microelement,trace element)：约占植物体干重的0.00001%～0.001%。
它们是Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl、Na、Ni等。
★某种元素并非是植物必需的，但能促进某些植物的生长发育，这些元素被称为有益元素(beneficial element)。
常见的有钴，硒，钒等。
植物细胞对矿质元素的吸收方式可分为被动吸（passive absorption）主动吸收（active absorption）和胞饮作用（pinocytosis）三种类型。
离子的主动吸收(ionic active absorption)：细胞利用呼吸释放的能量逆或顺电化学势梯度吸收矿质的过程。
离子的被动吸收(ionic passive absorption)：细胞不需要由代谢提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程。
初级共运转(primary cotransport)：质膜H+—ATPase把细胞质的H+向膜外“泵”出的过程。
次级共运转(secondary cotransport)：以ΔμH+作为驱动力的离子运转。
扩散作用(diffusion)：分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。
单盐毒害(toxicity of single salt)：植物培养在单种盐溶液中所引起的毒害现象。
植物的矿质营养
➢ 生长矮小
缺
➢ 根系细长
N
➢ 分枝（蘖）少
的 植
➢ 老叶发黄枯死
株
➢ 新叶色淡 CK
N
萝 卜 缺 的 植 株 老 叶 发 黄
老叶发黄 新叶色淡
大麦缺N
老叶发黄 新叶色淡 基部发红 花色苷积累
棉花缺N 老叶及茎基部发红
2） Phosphorus (P)
• 植物以H2PO4-和HPO42-形式吸收磷素。
膜 片 钳 技 术
二、载体运输途径
1.单向运输载体（顺化学梯度转运）： 能够催化分子或离子单方向地跨质膜运
输。 2.次级主动转运（依靠H+、K+或Na+提供离子 浓度差）
同向运输器（主要是阴离子和大多数营养物质） 逆向运输器（主要是阳离子）
二、载体运输途径
2.同 向 与 逆 向 运输
膜外
膜内
3）单盐毒害和离子对抗
✓ 植物培养在单一盐溶液中，不能正常生长，最终 死亡
✓ 不同族金属元素的离子之间具有对抗性质
3. 根部对溶液中矿质元素的吸收过程
1 离子通过交换吸附在根部细胞的表面（H＋ 和HCO3－）
✓ 间接交换和直接交换 2 离子进入根的内部： ✓ 共质体途径和质外体途径 3 离子进入导管： ✓ a.被动扩散（木质部离子浓度低） ✓ b.主动运输（可被ATP合成抑制剂抑制）
必需矿质元素的生理生化作用及缺乏症
A）是细胞结构物质的组成成分。如：磷存在于磷脂、核
酸和核蛋白中，钙是细胞壁的重要元素。
B）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。如：钾是
40多种酶的辅助因子，还可促进糖类的合成和运输。
C）起电化学作用及渗透调节。如：铁在呼吸、光合和氮代
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不能合成，叶脉仍绿而叶脉之间变黄。 ②许多酶的活化剂。
6、硫 ①含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜
②硫也是CoA、Fd的成分之一。
硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿， 植株矮小。
铁 ①叶绿素合成所必需。②Fd的组分。因此，参与光
合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为 绿色；严重时整个新叶变为黄白色。
氮肥过多时，营养体徒长，抗性下降，易倒伏，成 熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥，还是有好 处的。
植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少,叶片小 而薄；叶片发黄发生早衰,且由下部叶片开始逐渐向上。
小麦缺氮
苹果缺氮
马铃薯缺氮
菜豆缺氮
2、磷 生理作用：
①磷脂和核酸的组分，参与生物膜、细胞质和细胞核 的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分。
(2).气培法(aeroponics) 将根系置于营养液气雾中栽培植 物的方法称为气培法。
图3-1几种营养液培 养法
A.水培法:使用不透 明的容器(或以锡箔 包裹容器),以防止 光照及避免藻类的 繁殖,并经常通气;
B. 营养膜(nutrient film)法:营养液从容 器a流进长着植株的 浅槽b,未被吸收的 营养液流进容器c, 并经管d泵回a。营 养液pH和成分均可 控制。
第一节植物体内的必需元素
一、植物体内的必需元素 3.有益元素：某种元素并非植物必需的，但 常在植物体内存在，对植物生长发育生理 功能表现有利作用，并能部分代替某一必 需元素的作用，减缓缺素症的元素。 如Ni(也有的将其视为必需元素)，Na，Si， Co，Se，稀土元素等。
4 确定植物必需矿质元素的方法
第三章 植物的矿质与 氮素营养
第一节植物体内的必需元素
一、植物体内的元素
105°C 植物材料
水分 （10%—95%） 挥发
600°C 干物质
有机物（90%—95%）
（5%—95%）
灰分 （5%—10%）
残留
第一节植物体内的必需元素
一、植物体内的必需元素 必需元素(essential element)是指在植物完成
硼 ①促进糖分在植物体内的运输。②促进花粉萌发和
花粉管生长。 缺硼时, 甘蓝型油菜“花而不实”,甜菜“心腐病”
锰 在光合作用方面，水的裂解需要锰参与。缺锰时，
叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失绿，有坏死斑 点。
锌 色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸成色氨酸。
玉米“花白叶病”，果树“小叶病”。
铜 ①参与氧化还原过程。②光合电子传递链
C.气培法：根悬于 营养液上方，营养 液被搅起成雾状。
第一节植物体内必需元素
二、植物必需元素的生理功能 1.是细胞结构物质的组成成分。 2.是生命活动的调节者。 3.起电化学作用。
三、植物必需元素的生理作用及缺素症
1、氮
吸收方式：NH4+或NO3- ；尿素、氨基酸。
生理作用：氮是构成蛋白质的主要成分，核酸、叶 绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。氮在植物生 命活动中占有首要的地位，故又称为生命元素。
生活史中，起着不可替代的直接生理作用 的、不可缺少的元素。 1.判断必需元素的标准。
植物必需元素的三条标准是: 第一,由于缺乏该元素,植物生长发育受阻,不能完成其生 活史; 第二,除去该元素,表现为专一的病症,这种缺素病症可用 加入该元素的方法预防或恢复正常; 第三,该元素物营养生理上能表现直接的效果,而不是由 于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接 效果。
②磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如ATP、 FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代谢中占有 极其重要的地位，
③磷在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要 的作用。 缺磷时，分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、 根纤细,植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红 色。症状首先在下部老叶出现,并逐渐向上发展。磷 过多，易产生缺Zn症。
中的电子传递体质体蓝素的组分。禾谷类“白 瘟病”，果树“顶枯病”
钼 钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼
是硝酸还原酶和固氮酶的成分。
氯 氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的
作用，促进氧的释放。
镍 镍是近年来发现的植物生长所必需的微量
元素。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催 化尿素水解。
白菜缺铁
白菜缺锰
第一节植物体内的必需元素
一、植物体内的必需元素 2. 植物生长必需的元素有16种，根据植物需要 的多寡将其分为大量元素和微量元素。 （1）大量元素：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、 S。它们约占植物体干重的0.01%～10%。植物 对此类元素需要的量较多。 （2）微量元素：Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl。 约占植物体干重的10-5%～10-3%。植物对这类 元素的需要量很少,但缺乏时植物不能正常生长； 若稍有过量,反而对植物有害,甚至致其死亡。
白菜缺磷
油菜缺磷
玉米缺磷
大麦缺磷
3、钾 ①很多酶的活化剂，是40多种酶的辅助因子。 ②调节水分代谢。K+在细胞中是构成渗透势的
重要成分。调节气孔开闭、蒸腾。 ③促进能量代谢。作为H+的对应离子，向膜内
外转移，参与光合磷酸化、氧化磷酸化。
钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶 缘枯焦。
4、钙
①构成细胞壁。
②钙与可溶性的蛋白质形成钙调素(calmodulin， 简称CaM)。CaM和Ca2+结合，形成有活性的 Ca2+·CaM复合体，起“第二信使”的作用。
缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色,叶尖出 现钩状,随后坏死。缺素症状首先表现在上 部幼茎幼叶和果实等器官上。
蕃茄缺钙
白菜缺钙
5、镁 ①叶绿素的组成成分之一。缺乏镁，叶绿素即
蕃茄缺硼
小麦缺铜
草 莓 叶 片 的 缺 素 症 状
第二节 植物细胞对溶质的吸收
植物细胞吸收矿质元素的方式有两类:
方式
被动吸收